Astronomes découvrent une source de neutrinos alimentée par des étoiles plutôt qu’un trou noir
Les astronomes utilisant l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ont identifié la source d’une puissante éruption de neutrinos grâce à un phénomène cosmique remarquable qui a agi comme un télescope naturel. Cette découverte remet en question les attentes initiales des chercheurs.
Initialement, les chercheurs pensaient qu’un trou noir supermassif était à l’origine d’une galaxie distante extraordinairement brillante liée au signal de neutrinos. Cependant, les observations ont révélé que l’énergie de la galaxie provient d’une intense formation d’étoiles. Cette découverte fournit des preuves importantes qui pourraient aider à expliquer l’origine de nombreux neutrinos énergétiques mystérieux de l’Univers.
Suivi d’une des particules les plus insaisissables de l’Univers
Les neutrinos sont parmi les particules les plus énigmatiques connues en science. Une quantité massive d’entre eux traverse l’espace, et même la Terre, avec très peu d’interaction avec la matière. Bien que les astronomes aient identifié quelques galaxies capables de produire des neutrinos, ces sources connues ne suffisent pas à expliquer la grande population de neutrinos énergétiques détectés jusqu’à présent.
Pour enquêter sur l’origine d’un tel événement, une équipe internationale de chercheurs, incluant des membres de MITOS Science Co., LTD., de l’Université Centrale Nationale, de l’Université chrétienne de Chung Yuan, de l’Université de Tohoku, de l’Université de technologie de Fukui, et de l’Observatoire astronomique national du Japon, a réalisé des observations de suivi à l’aide d’ALMA et d’autres télescopes.
Leur cible était l’événement de neutrinos énergétiques IC 210922A, détecté par l’IceCube Neutrino Observatory au Pôle Sud. Cette recherche les a conduits à une galaxie exceptionnellement lumineuse connue sous le nom de JCMT0402−0424, située à environ 11 milliards d’années-lumière de la Terre.
Le mystère de Shadow Blaster
Les galaxies identifiées précédemment comme producteurs de neutrinos étaient généralement alimentées par des trous noirs supermassifs. Cependant, lors de l’examen de JCMT0402−0424, les chercheurs n’ont trouvé aucune preuve des émissions énergétiques normalement associées à un tel trou noir.
La galaxie est fortement voilée par la poussière, rendant son observation difficile en lumière visible. Cependant, à des longueurs d’onde submillimétriques, elle brille intensément. En raison de sa nature cachée et de sa luminosité extrême à ces longueurs d’onde, l’équipe lui a donné le surnom de « Shadow Blaster ».
Un télescope naturel révèle le cœur de la galaxie
Les astronomes ont pu examiner en profondeur Shadow Blaster grâce à un alignement fortuit avec une autre galaxie située entre elle et la Terre. La gravité de la galaxie de premier plan a courbé et amplifié les ondes radio provenant de Shadow Blaster, créant ainsi un télescope naturel.
Cet effet de lentille gravitationnelle a produit des images plus brillantes et agrandies, permettant à ALMA d’examiner la galaxie lointaine avec un bien plus grand détail. Les observations radio n’ont à nouveau montré aucun signe d’un trou noir puissant. Au contraire, les données ont indiqué une autre source d’énergie, avec le gaz et la poussière de la galaxie principalement chauffés par une formation d’étoiles vigoureuse.
Les chercheurs ont également identifié un « noyau compact » dense au centre de Shadow Blaster, où d’importantes quantités de gaz et de poussière sont concentrées dans une région d’environ 1 500 années-lumière de diamètre. Un environnement aussi extrême est capable de générer des neutrinos.
Une nouvelle explication pour les neutrinos énergétiques
Les résultats suggèrent que les galaxies en forte formation d’étoiles pourraient représenter une source importante et auparavant sous-estimée de neutrinos énergétiques. Selon l’équipe, les galaxies de type « starburst », riches en poussière et en formation d’étoiles rapide, pourraient contribuer de manière significative au fond de neutrinos énergétiques. Leur analyse indique que ces galaxies pourraient représenter jusqu’à 20 % de la population totale de neutrinos énergétiques observés dans l’Univers.
Si cette découverte est confirmée par de futures études, elle pourrait redéfinir de manière significative la compréhension des scientifiques sur la production de certaines des particules les plus insaisissables de l’Univers.
Source : ALMA, IceCube Neutrino Observatory.
